Как правило, при разработке сети необходимо предусмотреть взаимодействие ее с Internet. При этом необходимо выбрать соответствующие средства. Прежде всего, это касается выбора канала связи – аналогового или цифрового. Иногда предусматривается использование для этих целей нескольких каналов. Этот выбор зависит от того, какого рода трафик будет передаваться по этим каналам:

Электронная почта,

Небольшие файлы,

Большие файлы,

Обмен запросами и ответами с базой данных архитектуры «клиент – сервер» (сравнительно небольшой трафик),

Информация из файлов базы данных, которые хранятся на удаленном сервере и обрабатываются на компьютере – клиенте (как правило, очень интенсивный трафик).

Основываясь на этой информации, определяют приблизительную пропускную способность, которая необходима для разрабатываемой сети:

• Менее 56 Кбит/с;
• 56/64 Кбит/с
• 128 Кбит/с
• 256 Кбит/с
• 1 Мбит/с
• более 1 Мбит/с.

Далее следует выяснить, какие каналы доступа к глобальным сетям существуют в регионе расположения проектируемой сети (их тип и пропускная способность) и какой провайдер предлагает лучшее соотношение цена – производительность.

В качестве каналов доступа в зависимости от требуемой скорости передачи используют аналоговые или цифровые каналы. Наиболее часто применяются следующие каналы:

· каналы на аналоговых модемах коммутируемых и выделенных телефонных линий – скорость до 56 Кбит/с;

· передача по абонентской линии телефонной сети в цифровой форме с использование технологии xDSL (ADSL – скорость до 6,1 Мбит/с; HDSL – 2,048 Мбит/с);

· линии сетевой технологии ISDN со скоростью 64 Кбит/с – 2048 Кбит/с;

· цифровые каналы иерархии PDH (DS0 – DS4s) со скоростями 64 Кбит/с – 144 Мбит/с;

· цифровые каналы иерархии SONET/SDH (OC1 – OC24) со скоростями 51,48Мбит/с – 1,244 Гбит/с;

6.2.2. Разработка возможных вариантов конфигурации ЛВС

Разработку возможного варианта конфигурации ЛВС следует начинать с создания общего плана сети, оформленного как таблица конфигурации. Представленная в таблице 2 конфигурация широко распространена при установке сетей, где количество пользователей не превышает 50 человек. Эта стандартная конфигурация подходит для большинства случаев проектирования сетей и проста в реализации. В курсовом проекте следует создать свою конфигурацию сети в соответствии с конкретным заданием.

Таблица 2. Распространенная конфигурация ЛВС

Компонент/характеристика	Реализация
Топология	Звезда - шина
Линия связи	Неэкранированная витая пара категории 5
Сетевые адаптеры	Ethernet 10BaseT
Ретрансляторы (повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы)	Концентратор Ethernet 10BaseT
Управление совместным использованием ресурсов	Сеть на основе сервера с компьютерами - клиентами. Ресурсы, требующие централизованного управления, находятся на сервере, а остальные - на компьютерах - клиентах
Совместное использование периферийных устройств	Подключение сетевого принтера непосредственно к сетевому кабелю через сетевую плату, управление очередями к принтеру с помощью программного обеспечения сервера
Поддерживаемые приложения:	Электронная почта, обработка факсимильных сообщений, организация коллективных работ в среде электронного документооборота, работа с базами данных с использованием специализированных серверов

При разработке возможных вариантов конфигурации сети следует помнить, что они должны быть составлены на основе требований, сформулированных для выполнения функций информационной системы в заданной предметной области, и должны удовлетворять условию совместимости аппаратных и программных средств.

Для анализа вариантов составляется таблица, аналогичная таблице 2, в которой приводятся характеристики 2 - 3 вариантов конфигурации локальной вычислительной сети.

Оценка различных вариантов архитектуры ВС производится с системных позиций по основным критериям: стоимость, быстродействие, надежность, информационная безопасность. Далее производится выбор наилучшего варианта по основным критериям. При этом в зависимости от установленных целей проектирования вычислительной сети выбирается один главный критерий эффективности достижения цели, а остальные критерии учитываются в качестве ограничений.

Например, возможна следующая постановка задачи оптимизации: обеспечить минимальную задержку передачи сообщений в сети при выполнении установленных ограничений на значения показателей надежности сети, стоимости сети.

Для решения поставленной задачи могут использоваться известные методы решения задачи выбора. Такими методами являются: метод анализа иерархий Саати, метод взвешивания , метод ветвей и границ .При решении задачи выбора в качестве исходных данных могут использоваться как числовые характеристики, так и качественные экспертные оценки.

Можно качественно определить степень предпочтений пользователя при оценке качества и важности услуг ВС, используя для этого лингвистические переменные, приведенные в таблице 3.

Таблица 3. К оценке качества и важности услуг ЛВС

В качестве инструментального средства для решения задачи выбора конфигурации можно использовать пакет программ Logical Decision.

Практически каждый владелец персонального компьютера, практически сразу после его покупки, задумывается о вопросе подключения к Всемирной паутине, дающей возможность общения с людьми со всего мира, загрузки и поиска нужной информации, использования всевозможных сервисов (электронная почта, потоковая мультимедиа) и услуг (вэб-форумы, блоги, интернет-магазины), и много другого. Само собой, перед пользователем возникает вопрос, а как же подключиться к глобальной сети и какие способы этого подключения существуют? Если всего несколько лет назад у большинства пользователей сети в Российской Федерации, в сущности, не оставалось другого выбора, кроме как применения модемного соединения через телефонную линию (Dial-Up-соединение), то теперь обстановка на информационном рынке услуг значительно поменялась. Этот материал призван помочь вам разобраться среди множественных вариантов подключения к сети и выбрать наиболее оптимальный для вас.

МЕТОДЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К СЕТИ

На данный момент наиболее распространенными методами подключения к Всемирной паутине являются:

• Обыкновенное модемное соединение или так называемый коммутируемый доступ (Dial-Up)
• Модемное соединение через ассиметричную цифровую абонентскую линию (ADSL)
• Широкополосный доступ по выделенной линии (Ethernet)
• Доступ с помощью технологии Mobile WiMAX
• Доступ с помощью технологии Wi-Fi
• Мобильный GPRS/3G доступ
• Спутниковое подключение к сети

Они различаются между собой принципом функционирования, скоростью отправки данных, надежностью, трудностью настройки оборудования, и само собой, стоимостью.

СКОРОСТЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Отдельно стоит поговорить об основополагающей характеристике каждого подключения к всемирной сети - скорости передачи данных, которая определяется их количеством, передаваемым пользователю в единицу времени (за 1 секунду). Как правило, объем переданных данных, определяется либо в килобайтах/секунду (KB/s), либо в килобитах/секунду (kbps). Для обычных пользователей, измерение в байтах является более понятным, так как не содержит громоздких цифр. Запомните, что 1 байт = 8 бит, при этом это соотношение остается верным и для величин с приставками: кило, мега или гига. Знание перевода байтов в биты вам пригодится, когда вы начнете изучать тарифы интернет-провайдеров, которые очень любят указывать скорость интернет подключения именно в битах, так как в таком случае цифра получается внушительнее (в 8 раз). Так же имейте ввиду, что для каналов с высокой скоростью подключения, измерение уже идет в мегабитах или мегабайтах в секунду.

Чтобы стало окончательно все понятно, давайте рассмотрим небольшой реальный пример. Если провайдер обещает вам скорость в 5 Мбит/с, что эквивалентно 0.625 Мбайт/сек (делим 5 на 8), это значит, что файл, размером 100 Мбайт в лучшем случае вы будите скачивать из сети не многим менее трех минут (100 / 0.625 = 160 сек).

Использование сети Интернет у каждого пользователя может происходить по-разному, у одних это сопряжено с получением большого количества интернет-трафика, у других нет. Например, для обыкновенного веб-серфинга (просмотра страниц сайтов) достаточно скорости обыкновенного модемного подключения, но данная скорость не позволит вам комфортабельно скачивать из сети большие файлы - качественную музыку или фильмы, дистрибутивы программ и прочий «тяжелый» контент. Для полноценного применения возможностей Интернета вам понадобится доступ с более высокой скоростью.

Итак, разобравшись с методами подключения и понятием скорости подключения, давайте перейдем к их описанию.

КОММУТИРУЕМЫЙ ДОСТУП (DIAL- UP)

Это «древнейший» и широко используемый метод подключения к глобальной сети с помощью модема и телефонной линии. Однако в наше время, он активно вытесняется более современными способами соединения и сейчас используется либо в сельской (отдаленной) местности, где нет возможности подключения к сети с помощью высокоскоростных линий или пользователями с очень ограниченным бюджетом.

При данном методе подключения, пользователю, всякий раз для входа в глобальную сеть, придется посредством модема делать дозвон по телефонной линии, чтобы «добраться» до модемного пула провайдера. Вслед за этим провайдер проверяет учетное имя (login) и пароль пользователя. В случае удачной обработки введенных параметров, абоненту присваивается свободный IP-адрес, при помощи которого он и получает доступ в Интернет.

Достоинствами подобного подключения являются: легкость настройки и монтажа оборудования (необходим лишь модем), невысокая стоимость оборудования.

Недочетов у модемного соединения намного больше. Занятость телефонной линии в тот момент, когда вы находитесь в сети, невысокая скорость передачи информации (как правило, 3-5 кб/с), невысокое качество связи и передачи данных, вследствие износа телефонных линий и устаревшего оборудования на АТС. Понятно, что при скорости, которая обеспечивается модемным соединением, невозможно скачивать из Интернета большие по объему файлы - видео, дистрибутивы программ и т. д.

Для подключения таким методом вам понадобится внутренний аналоговый модем в случае качественной телефонной линии или внешний, если ваша телефонная линия оставляет желать лучшего.

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДОСТУП С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ ADSL

Гораздо более совершенный и современный способ соединения по сравнению с Dial-up подключением. Буквально, аббревиатуру ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) можно перевести как: «ассиметричная цифровая абонентская линия». Эта технология позволяет предоставлять высокоскоростной доступ во всемирную сеть по обыкновенным аналоговым телефонным проводам (линиям) с помощью специального модема. К сожалению, у такого способа подключения есть одно существенное ограничение - на обслуживающей вас АТС должно быть установлено ADSL оборудование (мультиплексор). И если в крупных городах это не проблема, то на периферии многим пользователям такое подключение может быть недоступно.

Основным преимуществом этого способа можно назвать легкость установки и подключения оборудования, как и в случае с коммутируемым доступом (понадобится только модем), а максимальная пропускная способность такого подключения достигает 8 Мбит/с (до 24 Мбит/с в случае ADSL 2+). Этого вполне достаточно для эффективной работы с различного рода данными и мультимедиа контентом. Кроме этого, технология не загружает обычный канал телефонной связи, а абоненту не нужно производить дозвон до провайдера, так как соединение постоянно.

Надо сказать и о возможных недостатках такого способа подключения. Далеко не каждого пользователя может устроить цена подключения и абонентская плата, взымаемая провайдером за свои услуги. И если во многих европейских странах ADSL является стандартом де факто при обеспечении населения недорогим и достаточно быстрым интернетом, то в Российских условиях, очень многое будет зависеть от региона и количества конкурирующих провайдеров. В отсутствии какой-либо конкуренции в этой сфере вы можете столкнуться с сильно завышенными тарифами.

Есть и еще один отрицательный момент в технологии ADSL, на который стоит обратить внимание всем поклонникам пиринговых сетей, использующих торрент-клиенты, для скачивания информации из сети. При использовании такого типа подключения, скорость получения (скачивания) информации из Интернета гораздо выше, чем ее отдача, что нарушает основные принципы файлообмена в таких сетях.

Нужное оборудование:

• ADSL модем
• ADSLсплиттер (как правило, идет в комплекте с модемом

ШИРОКОПОЛОСТНЫЙ ДОСТУП

Является оптимальным подключением, так как может обеспечить самую высокую скорость приема и передачи информации в глобальной сети (до 100 Мбит/с). Широкополосный доступ дает возможность использовать интернет, его услуги и сервисы с полной отдачей и эффективностью.

В этом случае, подключение осуществляет интернет-провайдер, который проводит до абонентского компьютера (квартиры) выделенную линию (как правило, кабель витая пара) и выдает спектр IP-адресов для выхода абонента в Сеть.

Очевидными преимуществами такого способа подключения является не только высокая скорость обмена информацией, но и свободный телефон, постоянное взаимодействие с сетью, отличное качество связи.

Единственным препятствием для многих пользователей может стать цена монтажа и настройки подобного подключения, которая непосредственно зависит от расстояния вашего компьютера до точки подсоединения провайдера. Скорее всего, она будет выше, по сравнению с иными методами подключения. Правда, стоит отметить что: во-первых, это разовый платеж, а во-вторых, многие провайдеры, с целью привлечения клиентов, осуществляют бесплатное подключение.

Для подключения одного компьютера, пользователю, понадобится лишь сетевая карта. В настоящее время она встроена практически в любой компьютер. В случае развертывания домашней сети для нескольких компьютеров с поддержкой беспроводного соединения понадобится дополнительно беспроводной маршрутизатор.

ДОСТУП С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ MOBILE WIMAX

Эта технология используются для обеспечения беспроводного широкополосного доступа к сети Интернет. WiMAX - это система дальнего действия, покрывающая километры пространства и дающая возможность пользователю получать, как фиксированный доступ (похожий на привычный xDSL только без проводов), так и мобильный, позволяющий подключаться к сети из любого места в пределах зоны покрытия. Как правило, фиксированный доступ, используется для развертывания небольших офисных и районных сетей, а вот мобильный, направлен на конечного пользователя.

Первая и самая крупная мобильная сеть WiMAX в России была развернута компанией Yota (Йота). Максимальная скорость обмена данными в таких сетях составляет до 10 Мбит/с, что позволяет комфортно скачивать файлы большого размера, смотреть видеоролики или участвовать в on-lineиграх. Само подключение к Yota, осуществляется с помощью специального модема (как правило, исполненного в виде USB брелока) за считанные минуты.

К сожалению, самым главным минусом такого подключения, является его очень ограниченное распространение на территории РФ. На данный момент Mobile WiMAXот компании Yota доступен лишь в восьми городах России (Москва, Санкт-Петербург, Краснодар, Сочи, Уфа, Выборг, Луга и Серпухов), да и внутри них во многих зонах уровень сигнала оставляет желать лучшего.

ДОСТУП С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ WI- FI

В отличии от WiMAX, Wi-Fi - система покрывающая гораздо меньшие пространства (не более 150-200 м одной точкой доступа) и как правило используется пользователями для доступа к своим собственным локальным сетям, которые, кстати, могут быть и не подключены к интернет. Это отличное решение для одновременного подключения нескольких компьютеров к сети без проводов, как в домашних условиях, так и в условиях малого офиса.

Сама же точка доступа, транслирующая радиосигнал Wi-Fi, подключается к всемирной паутине с помощью проводного соединения. Так же Wi-Fi сети часто используются в ресторанах, кафе, торговых комплексах, аэропортах и ж/д вокзалах, с помощью которых посетители этих мест могут бесплатно получать доступ к интернету. Таким образом, можно сказать, что эта технология является вспомогательным инструментом, позволяющим сразу многим пользователям использовать возможности одной точки широкополосного подключения к интернету.

МОБИЛЬНЫЙ ИНТЕРНЕТ (GPRS/3 G).

В связи с очень быстрым развитием мобильной связи в Российской Федерации, наверное, уже у каждого взрослого человека есть в наличии мобильный телефон. И при желании, его тоже можно применять для доступа к глобальной сети. По сути, все провайдеры в наши дни предлагают услугу применения сотового телефона взамен традиционного модема, создавая для этого всевозможные специальные тарифы. Кроме того, практически все операторы сейчас предлагают самостоятельные решения в виде специализированных GPRS/3G модемов или роутеров c поддержкой Wi-Fi, способных обеспечить выход в Интернет через мобильные сети.

Как правило, такой тип подключения является прерогативой пользователей мобильных компьютеров (ноутбуки, нетбуки), позволяющий им пользоваться интернетом в любой точке, где существует сотовая связь. Подойдет он и для плохо доступных районов и мест, с плохо развитыми кабельными сетями. Например, использование мобильного подключения может очень пригодиться на загородном участке.

Компактный 3 G модем в виде USB брелока

Основными достоинствами такого способа подключения можно назвать высокую мобильность и практически повсеместную доступность подключения в зонах покрытия сотовыми сетями. При благоприятных условиях, с использованием современных роутеров 3G, скорость мобильного интернета может достигать 7 Мбит/с, а поддержка технологии Wi-Fi, позволит организовать подключение к глобальной сети сразу для нескольких устройств.

Но как всегда, присутствует и ложка дегтя, которая может сделать нецелесообразным использование такого вида подключения в качестве основного в домашних условиях. Быстродействие такого соединения сильно зависит от оператора мобильной связи и становится приемлемым только в сетях 3G, плотность покрытия которыми, пока, в РФ не очень высока. К сожалению, во многих случаях (отсутствие сетей 3G, плохой уровень сигнала), скорость мобильного интернета оставляет желать лучшего и немногим превосходит по своим характеристикам коммутируемый доступ (Dial-Up). А это в свою очередь накладывает определенные ограничения на его функциональные возможности.

Отметим и то, что при лимитных тарифах (накладывающих ограничение на объем получаемой информации из интернет), позволяющих использовать мобильный интернет на максимальных скоростях, стоимость трафика такого подключения для многих пользователей будет довольно высокой. В набирающих же популярность безлимитных тарифах, как правило, присутствует серьезное ограничение по скорости соединения, которое может накладываться после превышения негласно установленного лимита на количество скаченных данных их сети.

Нужное оборудование:

• Кабель подключения телефона к компьютеру в случае использования телефона
• GPRS/3Gмодем или роутер

СПУТНИКОВЫЙ ИНТЕРНЕТ.

Такой способ дает возможность стационарно подключить к сети компьютеры, удаленные от телефонных линий на значительные расстояния (дачный участок), а так же будет полезен в труднодоступных зонах с плохим приемом сигнала сотовой связи.

Спутниковое подключение бывает асинхронным (односторонним) и синхронным (двусторонним). Второй метод подключения, по причине дороговизны оборудования (здесь счет идет уже на десятки тысяч рублей) мы рассматривать не будем.

Наиболее часто спутниковым Интернетом именуют асинхронный (совмещенный) метод доступа - это когда к пользователю информация поступает через спутниковую тарелку, а запрос на трафик от пользователя передается иным соединением - например, через GPRS, ADSL или Dial-Up. Нужно отметить, что основное требование к каналу запросов - надежность подключения.

Скорость передачи данных при таком способе подключения может колебаться от 256 до 4000 Кбит/с и сильно зависит не только от провайдера, но и выбранного тарифного плана.

Основным достоинством спутникового подключения к сети Интернет является крайне невысокая цена трафика (от 10 коп. до 1 руб. за 1 мегабайт), возможность организации подключения в удаленных районах, благодаря независимости от наземных линий связи и наличие спутникового телевидения.

К минусам можно отнести: необходимость наличия канала для исходящего трафика - как правило, сотового телефона с поддержкой GPRS и достаточно высокую стоимость оборудования и его монтажа.

Нужное оборудование:

• Спутниковая тарелка вместе с кронштейном
• DVB карта для декодирования спутникового сигнала
• Конвертер

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, рассмотрев все основные способы подключения к глобальной сети интернет, подведем итоги. Несомненно, самым быстрым и качественным подключением к глобальной сети будет служить проводной широкополосный доступ. Обмен данными через пиринговые сети, IP-телефония, IP-телевидение, локальные ресурсы местных сетей, развертывание собственной беспроводной сети Wi-Fi и конечно полноценное использование всевозможных сервисов или услуг сети интернет - все это будет доступно вам при использовании этого высокоскоростного подключения. К сожалению, такой тип подключения доступен лишь в крупных городах, где проложены оптоволоконные линии связи.

Неплохой альтернативой широкополосному доступу послужит технология ADSL, позволяющая также осуществлять высокоскоростной доступ к сети (до 8 Мбит/с) и достаточно эффективно использовать все возможности интернета. Правда, любители обмениваться файлами с помощью торрент-клиентов могут столкнуться с серьезными неприятностями из-за особенности этой технологии, и как следствие, невысокой скоростью отдачи. Так же следует помнить, что наличие телефонной линии еще не является гарантией того, что вы сможете использовать такой метод подключения, так как еще одним необходимым условием является размещение специального ADSL оборудования на вашей АТС.

Использование мобильных технологий для подключения к сети в домашних условиях наиболее целесообразно в районах, с низким кабельным покрытием, а так же при сильно завышенных тарифах за услуги проводного интернета. Но помните, что комфортная работа в глобальной сети возможно только в сотовых сетях третьего поколения 3G. В противном случае скорость обмена информацией будет оставлять желать лучшего. И конечно такой способ подключения наиболее востребован владельцами сотовых телефонов, планшетов, нетбуков и прочих мобильных устройств, желающих иметь доступ к интернету в любой точке зоны покрытия сотовыми сетями.

Если вы планируете подключить интернет в месте, с низким уровнем кабельного покрытия, где не существует стационарных телефонных линий или местные АТС не оборудованы специализированным оборудованием, а так же отсутствуют мобильные сети 3G, то наиболее оптимальным решением станет спутниковый интернет. Низкая стоимость трафика, приемлемая скорость обмена данными и возможность просмотра спутникового телевидения - главные козыри такого подключения среди беспроводных решений. Правда придется раскошелиться на покупку и монтаж оборудования.

Перспективная технология MobileWiMAX имеет несомненное преимущество в виде высокой скорости и простоты подключения к сети. По сути, это интернет в кармане. В считанные минуты, практически любой компьютер, может быть подключен к всемирной паутине с помощью миниатюрного модема, исполненного в виде USB-брелока. Только вот зона покрытия такими сетями в России сейчас ничтожна, а толстые стены вашего дома могут стать непреодолимым препятствием для прохождения слабого сигнала. Так что прежде чем отдавать предпочтение такому способу подключения, ознакомьтесь с зоной покрытия в вашем регионе и вообще ее наличием.

Подключение cпомощью коммутируемого доступа (Dial-Up) на сегодняшний день можно считать абсолютно устаревшим, а его использование можно представить лишь в качестве бюджетного варианта на телефонных линиях, не поддерживающих технологию ADSL.

В завершении скажем несколько слов о ценах. В больших городах России, в силу растущего соперничества интернет-провайдеров, и массового развития локальных сетей, доступ во всемирную сеть становится всё менее дорогим. С точки зрения выбора тарифного плана, наиболее выгодным можно считать безлимитный доступ в Интернет с фиксированной ежемесячной абонентской платой. Например, в Москве за 400 - 500 рублей в месяц вы сможете подключиться к сети на скорости 8 - 10 Мбит/с, стоимость безлимитного мобильного интернета вам обойдется в 390 рублей, а подключение к MobileWiMAX на максимальной скорости - 1400 руб. А вот в провинциях или малых населенных пунктах цены на услуги предоставления доступа к глобальной сети могут быть сильно завышены из-за слабой конкуренции провайдеров или ее полного отсутствия. В таких случаях обратите свое внимание на тарифы мобильного подключения или спутниковый интернет, в котором ценообразование не зависит от региона.

На этом все. Удачного подключения к глобальной сети!

Но это лишь маленькие игрушки гиков, которые мечтают покрыть связью всю планету. Их амбициозные сервисы станут крохотным дополнением к мощной базовой инфраструктуре Всемирной сети - разветвлённой сети наземных и подводных магистральных каналов. Вот где настоящая кровеносная система современной цивилизации. Именно здесь бьётся её пульс.

Крупнейшие хабы

На физическом уровне интернет представляет сеть хабов (точек обмена трафиком), связанных магистральными каналами. В точках обмена трафиком концентрируется не только трафик, но и сетевая инфраструктура (дата-центры, хостинг и т.д). Крупнейшие точки обмена находятся во Франкфурте, Амстердаме, Лондоне и Париже. В каком-то смысле эти города можно считать столицами мирового интернета. По крайней мере, точно крупнейшими сетевыми узлами, вместе с Нью-Йорком, который тоже входит в пятёрку основных хабов.

По данным на 2014 год , по дну океана проложено 285 кабелей связи, из них 22 не использовались, это так называемые «тёмные кабели» («тёмное оптоловокно») - такие неиспользуемые кабели в большом количестве есть и на суше. Например, та же компания Google скупает тёмное оптоволокно для связи между дата-центрами. Когда по тёмному оптоволокну пускают сигнал, говорят, что его «зажгли», как лампу.

Расчётный срок службы оптоволокна составляет 25 лет - это чисто теоретическая величина. Предполагается, что в течение такого времени коммерческая эксплуатация канала будет иметь смысл. Соответственно, исходя из такого срока экономисты рассчитывают окупаемость инвестиций. Например, для компании Google выгоднее проложить собственный кабель через Тихий океан, чем 25 лет арендовать чужой.

По мере роста трафика в интернете (он растёт примерно на 37% в год) операторы производят апгрейд оптоволокна - «уплотняют» его, чтобы передавать данные одновременно в нескольких спектральных каналах за счёт спектрального уплотнения . Кроме того, внедряются более эффективные техники фазовой модуляции и устанавливается более современное оконечное оборудование. Соответственно, пропускная способность магистрального канала увеличивается пропорционально полосе частот, на которых передаются данные.

Хорошей иллюстрацией является трансатлантическая информационная магистраль. В 2003-2014 годы здесь не было проложено ни одного (!) нового кабеля, зато пропускная способность действующих каналов увеличилась в 2,4 раза исключительно за счёт уплотнения каналов и апгрейда оборудования. И у этих кабелей ещё остался большой запас на будущее.

Увеличение пропускной способности трансатлантических каналов связи в 2003-2014 годы

Прокладка нового кабеля и ввод его в эксплуатацию - длительная процедура, которая продолжается несколько лет, и довольно дорогостоящая, поэтому несколько корпораций обычно сообща финансируют такие проекты, а потом делят между собой оптоволоконные пары в кабеле. Например, 29 июня 2016 года компания Google с партнёрами (China Mobile International, China Telecom Global, Global Transit, KDDI, Singtel) объявили о вводе в эксплуатацию крупнейшего подводного кабеля в мире - транстихоокеанского кабеля FASTER на 60 Тбит/с . Кабель длиной 9000 км связал Японию и США (здесь Япония выполняет роль хаба между США и Китаем).

FASTER

Этот конкретный кабель состоит из 6 оптоволоконных пар. Каждая пара способна передавать сигнал в 100 диапазонах длины волны по 100 Гбит/с на каждую длину (10 Тбит/с на каждую оптоволоконную пару). Это соответствует 60 Тбит/с максимальной пропускной способности для каждого кабеля - это не теоретическая, а реальная максимальная пропускная способность, продемонстрированная в тестах.

Но в первое время пропускная способность даже близко не приблизится к этому пределу. На первом этапе будут задействованы всего лишь от 2 до 10 каналов, то есть 2-10% максимальной пропускной способности кабеля. В течение 25-летнего срока эксплуатации Google с партнёрами будут постепенно увеличивать его пропускную способность, по мере необходимости.

Google принадлежит один или два из шести оптоволоконных пар в кабеле, точная информация держится в секрете. Хотя стоимость прокладки магистрали FASTER составила $300 млн, для интернет-компании это действительно дешевле, чем арендовать такие же каналы у других. Кроме того, так Google получает больший контроль над линиями связи, которые связывают её дата-центры.

Кстати, Microsoft и Facebook по примеру Google сейчас тоже формируют консорциум для прокладки своего трансатлантического кабеля MAREA.

Сети в Европе

Если магистральные каналы связи сравнить с кровеносной системой современной цивилизации, то Европа - её сердце.

Карта магистральных каналов в Европе с каждым годом немного изменяется. Между крупнейшими узлами сети иногда прокладываются новые каналы с большей пропускной способностью и/или меньшей задержкой (то есть по более оптимальному маршруту). В некоторых случаях каналы могут вообще «пропадать», то есть их перестают использовать, если оператор по какой-то причине решит перенаправить линк от одного города к другому. В начале 2000-х крупнейшим международным каналом связи в мире был трансатлантический маршрут Нью-Йорк–Лондон, но в 2009 году проложили более толстый канал Амстердам–Лондон, а затем и этот рекорд был побит новым «чемпионом» - трассой Франкфурт–Париж.

Примерно в это время сформировалась окончательная структура сетевых магистралей в Европе с четырьмя крупнейшими в мире точками обмена трафиком.

1. Франкфурт
2. Лондон
3. Париж
4. Амстердам

По мировой статистике , всего лишь около 25% самых популярных сайтов каждой страны размещаются у себя на родине (в среднем). Доля национального хостинга заметно выше в Китае, Иране, Турции и России, по понятным причинам.

Физическое местоположение серверов 100 самых популярных сайтов в некоторых странах, апрель 2015 год.

ВВЕДЕНИЕ

1. Типы глобальных сетей

1.1 Выделенные каналы

2. Интерфейсы DTE-DCE

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Глобальные сети Wide Area Networks, WAN) , которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными. Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) - это та компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг , часто называемый также провайдером (service provider) , - та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию, а могут представлять и разные компании.

Кроме вычислительных глобальных сетей существуют и другие виды территориальных сетей передачи информации. В первую очередь это телефонные и телеграфные сети, работающие на протяжении многих десятков лет, а также телексная сеть.

Ввиду большой стоимости глобальных сетей существует долговременная тенденция создания единой глобальной сети, которая может передавать данные любых типов: компьютерные данные, телефонные разговоры, факсы, телеграммы, телевизионное изображение, телетекс (передача данных между двумя терминалами), видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал) и т. д., и т. п. На сегодня существенного прогресса в этой области не достигнуто, хотя технологии для создания таких сетей начали разрабатываться достаточно давно - первая технология для интеграции телекоммуникационных услуг ISDN стала развиваться с начала 70-х годов. Пока каждый тип сети существует отдельно и наиболее тесная их интеграция достигнута в области использования общих первичных сетей - сетей PDH и SDH, с помощью которых сегодня создаются постоянные каналы в сетях с коммутацией абонентов. Тем не менее каждая из технологий, как компьютерных сетей, так и телефонных, старается сегодня передавать «чужой» для нее трафик с максимальной эффективностью, а попытки создать интегрированные сети на новом витке развития технологий продолжаются под преемственным названием Broadband ISDN (B-ISDN), то есть широкополосной (высокоскоростной) сети с интеграцией услуг. Сети B-ISDN будут основываться на технологии АТМ, как универсальном транспорте, и поддерживать различные службы верхнего уровня для распространения конечным пользователям сети разнообразной информации - компьютерных данных, аудио- и видеоинформации, а также организации интерактивного взаимодействия пользователей.

1. Типы глобальных сетей

Глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного трафика режиме - режиме коммутации пакетов. Оптимальность этого режима для связи локальных сетей доказывают не только данные о суммарном трафике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость услуг такой территориальной сети. Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть.

Однако часто такая вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте. В то же время гораздо более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными сетями или первичными сетями, поддерживающими услуги выделенных каналов. Поэтому при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети.

В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято различать корпоративные сети, построенные с использованием:

· выделенных каналов;

· коммутации каналов;

· коммутации пакетов.

Последний случай соответствует наиболее благоприятному случаю, когда сеть с коммутацией пакетов доступна во всех географических точках, которые нужно объединить в общую корпоративную сеть. Первые два случая требуют проведения дополнительных работ, чтобы на основании взятых в аренду средств построить сеть с коммутацией пакетов.

1.1 Выделенные каналы

Выделенные (или арендуемые - leased) каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи (таких, например, как «РОСТЕЛЕКОМ»), или от телефонных компаний, которые обычно сдают в аренду каналы в пределах города или региона.

Использовать выделенные линии можно двумя способами. Первый состоит в построении с их помощью территориальной сети определенной технологии, например frame relay, в которой арендуемые выделенные линии служат для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов.

Второй вариант - соединение выделенными линиями только объединяемых локальных сетей или конечных абонентов другого типа, например мэйнфреймов, без установки транзитных коммутаторов пакетов, работающих по технологии глобальной сети (рис. 1). Второй вариант является наиболее простым с технической точки зрения, так как основан на использовании маршрутизаторов или удаленных мостов в объединяемых локальных сетях и отсутствии протоколов глобальных технологий, таких как Х.25 или frame relay. По глобальным каналам передаются те же пакеты сетевого или канального уровня, что и в локальных сетях.

Рис. 1 - Использование выделенных каналов

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

1.2 Глобальные сети с коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с коммутацией каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей. В последнее время сети ISDN во многих странах также стали вполне доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение относится пока только к крупным городам.

Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов устаревших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM-технологии). На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или работающие электродвигатели), которые трудно отличить от полезного сигнала. Правда, в аналоговых телефонных сетях все чаще используются цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Аналоговым в таких сетях остается только абонентское окончание. Чем больше цифровых АТС в телефонной сети, тем выше качество канала, однако до полного вытеснения АТС, работающих по принципу FDM-коммутации, в нашей стране еще далеко. Кроме качества каналов, аналоговые телефонные сети также обладают таким недостатком, как большое время установления соединения, особенно при импульсном способе набора номера, характерного для нашей страны.

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

1.3 Глобальные сети с коммутацией пакетов

В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как frame relay, SMDS и АТМ. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP, которые доступны сегодня как в виде недорогой и очень распространенной сети Internet, качество транспортных услуг которой пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так и в виде коммерческих глобальных сетей TCP/IP, изолированных от Internet и предоставляемых в аренду телекоммуникационными компаниями.

Технология SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) была разработана в США для объединения локальных сетей в масштабах мегаполиса, а также предоставления высокоскоростного выхода в глобальные сети. Эта технология поддерживает скорости доступа до 45 Мбит/с и сегментирует кадры МАС - уровня в ячейки фиксированного размера 53 байт, имеющие, как и ячейки технологии АТМ, поле данных в 48 байт. Технология SMDS основана на стандарте IEEE 802.6, который описывает несколько более широкий набор функций, чем SMDS. Стандарты SMDS приняты компанией Bellcore, но международного статуса не имеют. Сети SMDS были реализованы во многих крупных городах США, однако в других странах эта технология распространения не получила. Сегодня сети SMDS вытесняются сетями АТМ, имеющими более широкие функциональные возможности, поэтому в данной книге технология SMDS подробно не рассматривается.

Internet - всемирная информационная компьютерная сеть, представляющая собой объединение множества региональных компьютерных сетей и компьютеров, обменивающихся друг с другом информацией по каналам общественных телекоммуникаций (выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи).

Информация в Internet хранится на серверах. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи.

Обмен информацией между серверами сети выполняется по высокоскоростным каналам связи (выделенным телефонным линиям, оптоволоконным и спутниковым каналам связи). Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Internet обычно осуществляется через провайдера или корпоративную сеть.

Провайдер - поставщик сетевых услуг – лицо или организация предоставляющие услуги по подключению к компьютерным сетям. В качестве провайдера выступает некоторая организация, имеющая модемный пул для соединения с клиентами и выхода во всемирную сеть.

Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней.

Существуют также компьютеры, которые непосредственно подключены к глобальной сети. Они называются хост - компьютерами (host - хозяин). Хост – это любой компьютер, являющийся постоянной частью Internet, т.е. соединенный по Internet – протоколу с другим хостом, который в свою очередь, соединен с другим, и так далее.

Для подсоединения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства, которые называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т.д.

Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть сети Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.

Передача информации в Интернет обеспечивается благодаря тому, что каждый компьютер в сети имеет уникальный адрес (IP-адрес), а сетевые протоколы обеспечивают взаимодействие разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.

Под сетевым протоколом называют набор правил, позволяющих осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включенными в сеть компьютерами. Фактически разные протоколы описывают лишь разные стороны одного типа связи, взятые вместе они образуют стек протоколов.

Сетевой протокол TCP / IP является не одним протоколом, а целым набором протоколов работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня TCP отвечает за правильность преобразования данных в пакеты информации, из которых на приёмной стороне собирается послание. Протокол нижнего уровня IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу.

Сетевой протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP – протоколом уровня приложения. Протокол HTTP был разработан для передачи по Интернету web-страниц.

Мы отдаём команды протоколу HTTP, используя интерфейс браузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью по ссылке браузер запрашивает у web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка.

Протокол FTP (File Transfer Protocol) – протокол разработан для передачи файлов по Интернет.

Протокол Telnet предназначен для подключения к удалённому компьютеру как пользователь и производить действия над его файлами и приложениями, точно так же, как если бы работали на своём компьютере.

Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведётся из командной строки.

WAP был разработан в 1997 году для того чтобы предоставлять доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств – таких как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др.

Эталонная Модель OSI – это описательная схема сети, её стандарты гарантируют высокую совместимость и способность к взаимодействию различных типов сетевых технологий. Кроме того она иллюстрирует процесс перемещения информации по сетям. Модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через сетевую среду от одной прикладной программы к другой прикладной программе. По мере того, как подлежащая отсылке информация проходит вниз через уровни системы, она становится всё меньше похожей на человеческий язык и всё больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно «нули» и «единицы». Модель OSI делит задачу перемещения информации на 7 уровней. Такое разделение на уровни называется иерархическим представлением.

Каждый уровень модели OSI имеет специальные функции, соответствующие программному обеспечению или устройствам.

1) Физический уровень – это самый нижний уровень системы, который обеспечивает преобразование информации в уровень сигналов, принятый в среде передачи и обратное декодирование.

2) Канальный уровень – отвечает за формирование пакетов стандартного вида. Здесь производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки передачи и производится повторная пересылка приёмнику ошибочных пакетов.

3) Сетевой уровень Отвечает за адресацию пакетов и перевод имён в сетевые адреса (и обратно), а также за выбор маршрута, по которому пакет доставляется по назначению.

4) Транспортный уровень – устанавливает, управляет и разрывает связь между хостами. Этот уровень также синхронизирует диалог между представительскими уровнями двух хостов и управляет их обменном данных.

5) Сеансовый уровень – отвечает за поддержание сеанса связи, что позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время.

6) Представительский уровень (уровень представления) – определяет пригодны ли данные, посланные прикладным уровнем одной системы для чтения прикладным уровнем другой системы, если нет определяет и преобразует формат данных в необходимый.

7) Прикладной уровень наиболее близок к пользователю. Этот уровень предоставляет сетевые сервисы (приложения), такие как передача файлов, электронная почта и т.д. Он также управляет все шестью уровнями.

Система доменных имён. Современные пользователи Интернета привыкли к символьным адресам сайтов, например: nic.ru или test.ru. Действительно, такие адреса и набирать проще, и запоминаются они лучше. Технология доменных имён (DNS), благодаря которой функционируют эти символьные адреса, настолько срослась с Интернетом, что абсолютное большинство пользователей вообще не задумываются о ее существовании. А некоторое количество «продвинутых пользователей» вспоминают про DNS только тогда, когда с ней возникают те или иные проблемы.

Между тем, для адресации узлов Интернета используются специальные числовые «коды» – IP-адреса. Система доменных имён как раз служит для выполнения преобразований между символьными и числовыми адресами. Традиционный IP-адрес может быть записан с помощью четырех чисел в десятичной системе счисления, например: 192.168.175.13 или 194.85.92.93. DNS позволяет сопоставить числовой IP-адрес и символьный, например: 194.85.92.93 = test.ru.

При этом символьный адрес в DNS представляет собой текстовую строку, составленную по особым правилам. Самое важное из этих правил – иерархия доменов. Система адресов DNS имеет древовидную структуру. Узлы этой структуры называются доменами. Каждый домен может содержать множество «подчиненных» доменов.

Дерево DNS принято делить по уровням: первый, второй, третий и так далее. При этом начинается система с единственного корневого домена (нулевой уровень). Интересно, что про существование корневого домена сейчас помнят только специалисты, благодаря тому, что современная DNS позволяет не указывать этот домен в адресной строке. Впрочем, его можно и указать. Адресная строка с указанием корневого домена выглядит, например, так: «site.test.ru.» – здесь корневой домен отделен последней, крайней справа, точкой.

Как несложно догадаться, адреса с использованием DNS записываются в виде последовательности, отражающей иерархию имен. Чем «выше» уровень домена, тем правее он записывается в строке адреса. Разделяются домены точками. Разберем, например, строку www.site.nic.ru. Здесь домен www – это домен четвертого уровня, а другие упомянутые в этой строке домены расположены в домене первого уровня RU. Например, site.nic.ru – это домен третьего уровня. Очень важно понимать, что привычный адрес веб-сайта, скажем, www.test.ru, обозначает домен третьего уровня (www), расположенный внутри домена второго уровня test.ru.

Для преобразования имен доменов и IP-адресов в DNS используется распределенная система из специальных серверов. Каждый из серверов обслуживает свой «набор клиентов», выполняя для них преобразования адресов. Среди серверов DNS существует иерархия «доверия» и распределение «зон ответственности»: тот или иной сервер может отвечать за определенный набор доменов. При этом DNS-серверы, входящие в глобальную систему DNS Интернета, связаны между собой и обмениваются информацией по достаточно сложным протоколам. Например, между серверами передаются данные об изменении адресации в той или иной доменной зоне. Все это направлено на обеспечение успешного преобразования всех адресов, входящих в DNS, по запросу от любого компьютера, подключенного к Интернету, где бы этот компьютер ни находился.

Маршрутизация. Передаваемая по сети информация «упаковывается в конверт», на котором «пишутся» Интернет-адреса компьютеров получателя и отправителя, например «Кому: 198.78.213.185», «От кого: 193.124.5.33». Содержимое конверта на компьютерном языке называется Интернет-пакетом и представляет собой набор байтов.

Интернет-пакеты на пути к компьютеру-получателю также проходят через многочисленные промежуточные серверы Интернета, на которых производится операция маршрутизации. В результате маршрутизации Интернет-пакеты направляются от одного сервера Интернета к другому, постепенно приближаясь к компьютеру-получателю.

В Интернете часто случается аналогичная ситуация, когда компьютеры обмениваются большими по объему файлами. Если послать такой файл целиком, то он может надолго «закупорить» канал связи, сделать его недоступным для пересылки других сообщений. Для того чтобы этого не происходило, на компьютере-отправителе необходимо разбить большой файл на мелкие части, пронумеровать их и транспортировать в форме отдельных Интернет-пакетов до компьютера-получателя. На компьютере-получателе необходимо собрать исходный файл из отдельных частей в правильной последовательности, поэтому файл не может быть собран до тех пор, пока не придут все Интернет-пакеты.

Маршрутизация Интернет-пакетов обеспечивает доставку информации от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю. Маршруты доставки Интернет-пакетов могут быть совершенно разными, и поэтому Интернет-пакеты, отправленные первыми, могут достичь компьютера-получателя в последнюю очередь.

Транспортировка данных производится путем разбиения файлов на Интернет-пакеты на компьютере-отправителе, индивидуальной маршрутизации каждого пакета и сборки файлов из пакетов в первоначальном порядке на компьютере-получателе.

Время транспортировки отдельных Интернет-пакетов между локальным компьютером и сервером Интернета можно определить с помощью специальных программ.